一种制备tem芯片样品的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透射电镜观察芯片样品的领域，特别涉及一种制备TEM芯片样品的方法。
【背景技术】
[0002]透射电子显微镜(Transmiss1nElectron Microscope，简称 TEM)，简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的离子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射，散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片或感光耦合组件)上显示出来。如今透射电镜在包括集成电路分析在内的各个领域都有着极为广泛且越来越重要的应用，而FIB (Focused 1n beam，聚焦离子束)制样则是半导体领域最为主要的TEM样品制备手段。
[0003]目前的芯片制造技术中，用于制作金属线路的材料采用铝、镍、铜等，为了提高金属线路的强度，在后续工艺中还会在金属线路上镀金、银等金属，要封装一个芯片，往往需要经过多道工序，在这多道工序中，形成的金属线路以及芯片的其它部分往往会因为环境的影响而发生变化，这些变化可能会影响芯片的可靠性，甚至形成的金属线路会产生断裂，造成整个芯片失效，因此需要对这些失效的芯片加以分析，尤其是需要观察芯片中金属线路的失效情况。
[0004]目前在使用透射电镜观察含有金属线路的芯片时，如果需要观察金属线路的生长情况，请参照图1与图2，一般是先用聚焦离子束将芯片I从中间切割出一个样品片3，这个样品片3两侧都有金属线路2露出。在目前的芯片制造技术中，后续生长的金属线路2材料通常为铜，而铜暴露在空气中很容易被氧化，不仅如此，铜离子极易发生扩散，使金属线路2周围的部分造成一定程度的变异，因此造成了样品片3的两侧容易改变本来的生长样貌，使得观察出现失误。
[0005]因此针对上述缺陷，有必要对上述TEM芯片样品制备方法进行改进，提高制样成功率。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种制备TEM芯片样品的方法，针对上述问题，在切割出露出金属线路的表面后，在该表面上沉积碳层，这样保护了金属线路不被外界空气氧化腐蚀，同时在透射电镜中碳层也并不影响观察，因此提高了制样的成功率。
[0007]为达到上述目的，本发明提供一种制备TEM芯片样品的方法，将含有金属线路的芯片在聚焦离子束切割下形成至少一个露出所述金属线路的表面，在所述表面沉积碳层，使得碳层将所述金属线路覆盖。
[0008]作为优选，包括以下步骤:
[0009]步骤一:提供所述含有金属线路的芯片；
[0010]步骤二:使用所述聚焦离子束对所述含有金属线路的芯片进行切割，使得所述含有金属线路的芯片形成至少一个所述表面，所述表面上露出所述金属线路；
[0011]步骤三:将用于发射所述聚焦离子束的装置内装入用于形成碳层的试剂，并对步骤二中的所述表面发射电子束和所述试剂进行轰击，在所述表面上沉积碳层；
[0012]步骤四:将所述含有金属线路的芯片上未经过处理的部分切割去除，制成芯片样
ρπ/Το
[0013]作为优选，步骤二中形成四个所述表面。
[0014]作为优选，步骤三中用于形成碳层的试剂为CwH8气体。
[0015]作为优选，步骤三中轰击的时间为20秒?30秒。
[0016]作为优选，步骤三中用于发射所述聚焦离子束的装置为电子枪发射，所述电子枪发射的电流强度为llnA。
[0017]作为优选，所述电子枪中的电子束的发射方向与所述表面所成的锐角为52°。
[0018]作为优选，在所述表面上沉积碳层是在真空条件下进行。
[0019]作为优选，在所述表面上沉积的碳层厚度为1nm?50nm。
[0020]作为优选，所述金属线路的材料为铜。
[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明提供一种制备TEM芯片样品的方法，将含有金属线路的芯片在聚焦离子束切割下形成至少一个露出所述金属线路的表面，在所述表面沉积碳层，使得碳层将所述金属线路覆盖。本发明提供的芯片样品制备方法使得在露出金属线路的表面沉积碳层，利用碳层来保护表面露出的金属线路，这样使得金属线路不会接触外界空气，从而防止被外界空气氧化腐蚀，同时即使表面上覆盖了碳层，也并不影响样品在透射电镜中的观察，因此提高了制样的成功率。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中未处理的芯片样品剖视图；
[0023]图2为现有技术中使用聚焦离子束切割后形成的样品片剖视图；
[0024]图3为本发明中芯片样品使用聚焦离子束切割后的剖视图；
[0025]图4为本发明中在芯片样品侧面沉积碳层的剖视图；
[0026]图5为本发明中切割未处理部分后形成的样品片的剖视图；
[0027]图6为本发明制备TEM芯片样品的方法的流程图。
[0028]现有技术图不:1-芯片、2_金属线路、3_样品片；
[0029]本发明图示:10_芯片、11-第一表面、12-第二表面、13-第三表面、14-第四表面、20-金属线路、30-聚焦离子束、40-电子束、50-C1(]Hs气体、60-样品片、70-碳层、80-多余部分、90-芯片样品片。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0031]实施例一
[0032]请参照图6，并结合图3至图5，为达到上述目的，本发明提供一种制备TEM芯片样品方法，包括以下步骤:
[0033]步骤一:提供含有金属线路20的芯片10 ;
[0034]步骤二:请参照图3，使用聚焦离子束30对含有金属线路20的芯片10进行切割，较佳地，将用于发射聚焦离子束30的离子枪电流强度调整为10pA?7000pA，使用聚焦离子束30在芯片10中间部分切割出两个凹槽，露出中间需要进行观察的样品片60，所述两个凹槽的内壁依次形成第一表面11、第二表面12、第三表面13、第四表面14，这四个表面互相平行，在第二表面12、第三表面13上皆有金属线路20露出，一般地，这些金属线路20的材料为铜，放置在空气中容易被氧化腐蚀。
[0035]步骤三:请参照图4，在用于发射聚焦离子束30的离子枪所在的装置(未图示)还具有电子枪，电子枪用于发射电子束40，关闭离子枪，打开电子枪，在真空条件下，对准第二表面12与第三表面13发射电子束40轰击，电子枪与第二表面12形成的锐角Θ为52°，将电子束40的发射电流强度设置为llnA，同时电子枪所在的系统中配有气体注入系统，该气体注入系统向第二表面12与第三表面13释放C1idH8气体50，位于第二表面12与第三表面13的该气体在电子束40的扫描轰击下分子键发生断裂，形成了碳粉，落在第二表面12与第三表面13上，逐渐沉积成碳层70，在电子束40发射20秒?30秒后，关闭电子枪和气体注入系统，停止碳层70的沉积，此时得到的碳层70的厚度为1nm?50nm，这样使得金属线路20不会接触外界空气，从而防止金属线路20被外界空气氧化腐蚀。另外，在第二表面12和第三表面13由于表面碳层70的阻挡，可以缓解金属线路20内的铜离子向附近扩散，因此可以减缓金属线路20附近的部分由于铜离子扩散而发生的变质。
[0036]步骤四:请参照图5，将多余部分80切割去除，制成芯片样品片90。
[0037]将制成的芯片样品片90放入透射电镜中观察即可，由于透射电镜在观察样品时，样品的形貌是通过发射用于观察样品的入射电子束穿透样品来得到，而入射电子束同样可以穿透碳层70，，使得样品形貌得以呈现，而且由于碳层70内的碳原子序数较小，因此对于入射电子束的影响(如散射等)很小，使得呈现出的芯片样品片90的形貌与没有碳层70时呈现的形貌一致，因此位于第二表面12与第三表面13上的碳层70并不影响透射电镜的观察。
[0038]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，将含有金属线路的芯片在聚焦离子束切割下形成至少一个露出所述金属线路的表面，在所述表面沉积碳层，使得碳层将所述金属线路覆盖。2.如权利要求1所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:提供所述含有金属线路的芯片； 步骤二:使用所述聚焦离子束对所述含有金属线路的芯片进行切割，使得所述含有金属线路的芯片形成至少一个所述表面，所述表面上露出所述金属线路； 步骤三:将用于发射所述聚焦离子束的装置内装入用于形成碳层的试剂，并对步骤二中的所述表面发射电子束和所述试剂进行轰击，在所述表面上沉积碳层； 步骤四:将所述含有金属线路的芯片上未经过处理的部分切割去除，制成芯片样品片。3.如权利要求2所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，步骤二中形成四个所述表面。4.如权利要求2所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，步骤三中用于形成碳层的试剂为CiqH8气体。5.如权利要求2所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，步骤三中轰击的时间为20秒?30秒。6.如权利要求2所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，步骤三中用于发射所述聚焦离子束的装置为电子枪，所述电子枪发射的电流强度为llnA。7.如权利要求6所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，所述电子枪中的电子束的发射方向与所述表面所成的锐角为52°。8.如权利要求1或2所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，在所述表面上沉积碳层是在真空条件下进行。9.如权利要求1或2所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，在所述表面上沉积的碳层厚度为1nm?50nmo10.如权利要求1或2所述的制备TEM芯片样品的方法，其特征在于，所述金属线路的材料为铜。
【专利摘要】本发明提供一种制备TEM芯片样品的方法，将含有金属线路的芯片在聚焦离子束切割下形成至少一个露出所述金属线路的表面，在所述表面沉积碳层，使得碳层将所述金属线路覆盖。本发明提供的芯片样品制备方法使得在露出金属线路的表面沉积碳层，利用碳层来保护表面露出的金属线路，这样使得金属线路不会接触外界空气，从而防止被外界空气氧化腐蚀，同时即使表面上覆盖了碳层，也并不影响样品在透射电镜中的观察，因此提高了制样的成功率。
【IPC分类】G01N1/28
【公开号】CN105136539
【申请号】CN201510532705
【发明人】陈强
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月26日